隨著礦產(chǎn)資源勘探深度的不斷增加、地下空間的高密度開(kāi)發(fā),硬巖地層所占比例越來(lái)越大,常規(guī)硬巖破碎手段效率低、成本高、能耗大,為了提高鉆具使用壽命和降低成本,對(duì)巖石破碎技術(shù)提出了更高的要求。目前硬巖中常用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法振動(dòng)頻率低（14Hz）,巖石強(qiáng)度降低不明顯,在鉆探工程中,振動(dòng)碎巖的方法有單次沖擊、低頻沖擊（12～16Hz）、聲波沖擊（70～150Hz）。通過(guò)模態(tài)分析及試驗(yàn)得出硬巖固有頻率（>20KHz）,此頻率范圍內(nèi)超聲波（>20kHz）激振力促使巖石產(chǎn)生共振效應(yīng),形成共振-疲勞碎巖,鉆頭壽命提高,碎巖較常規(guī)碎巖方式具有更高效率。超聲波碎巖可以用于小口徑地質(zhì)勘探取心鉆進(jìn)、錨固孔全面鉆進(jìn)及基礎(chǔ)工程大口徑硬巖鉆孔施工等。超聲波振動(dòng)參數(shù)主要包括:振動(dòng)頻率、加在巖石上的預(yù)壓力、振動(dòng)時(shí)間和振幅等,目前超聲波振動(dòng)的振動(dòng)頻率、振幅及加在巖石上的預(yù)壓力對(duì)碎巖效果影響進(jìn)行大量的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究,得出各個(gè)參數(shù)對(duì)碎巖效果的影響規(guī)律。但實(shí)際應(yīng)用中是在多個(gè)參數(shù)共同作用下破碎巖石,各個(gè)參數(shù)間會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響,加在巖石上的預(yù)壓力、振幅及振動(dòng)時(shí)間對(duì)巖石的損傷隨參數(shù)增長(zhǎng)呈正相關(guān),但增長(zhǎng)速率呈拋物型曲線分... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

太空超聲波鉆探樣機(jī)Fig.1.1Spaceultrasonicdrillingprototype

第1章緒論7圖1.2德國(guó)帕德博恩大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany圖1.3俄羅斯研制的用于星壤采集的超聲波鉆探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition圖1.4哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美國(guó)宇航局研發(fā)超聲波振動(dòng)裝置可以在具代表性的地層鉆進(jìn)取樣且能耗低[92-95]，它們可以用機(jī)械手研磨、鉆探和對(duì)巖石進(jìn)行簡(jiǎn)單的物化實(shí)驗(yàn)[96-102]，見(jiàn)圖1.5。美國(guó)NASA實(shí)驗(yàn)室，研究發(fā)現(xiàn)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)可以在低鉆壓下實(shí)現(xiàn)破碎巖石，并開(kāi)發(fā)了超聲波振動(dòng)鉆具[103]，見(jiàn)圖1.6。超聲波鉆探器

第1章緒論7圖1.2德國(guó)帕德博恩大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany圖1.3俄羅斯研制的用于星壤采集的超聲波鉆探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition圖1.4哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美國(guó)宇航局研發(fā)超聲波振動(dòng)裝置可以在具代表性的地層鉆進(jìn)取樣且能耗低[92-95]，它們可以用機(jī)械手研磨、鉆探和對(duì)巖石進(jìn)行簡(jiǎn)單的物化實(shí)驗(yàn)[96-102]，見(jiàn)圖1.5。美國(guó)NASA實(shí)驗(yàn)室，研究發(fā)現(xiàn)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)可以在低鉆壓下實(shí)現(xiàn)破碎巖石，并開(kāi)發(fā)了超聲波振動(dòng)鉆具[103]，見(jiàn)圖1.6。超聲波鉆探器

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲波高頻旋沖鉆井技術(shù)破巖機(jī)理研究[J]. 黃家根,汪海閣,紀(jì)國(guó)棟,趙飛,明瑞卿,郝亞龍.  石油鉆探技術(shù). 2018(04)
[2]基于連續(xù)—非連續(xù)方法的地質(zhì)體材料變形—拉裂過(guò)程模擬——以巖樣緊湊拉伸試驗(yàn)為例[J]. 王學(xué)濱,白雪元,祝銘澤.  地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
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[5]A fatigue damage model for rock salt considering the effects of loading frequency and amplitude[J]. Wang Yasong,Ma Linjian,Fan Pengxian,Chen Yan.  International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
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[8]巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及參數(shù)對(duì)宏觀力學(xué)特性及破壞演化的影響[J]. 張國(guó)凱,李海波,夏祥,李俊如,李曉鋒,宋濤.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(07)
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博士論文
[1]超聲波振動(dòng)頻率對(duì)花崗巖破碎規(guī)律影響的研究[D]. 孫梓航.吉林大學(xué) 2017
[2]沖擊載荷作用下巖石動(dòng)態(tài)斷裂過(guò)程機(jī)理研究[D]. 胡柳青.中南大學(xué) 2005

碩士論文
[1]超聲波振動(dòng)巖石破壞速率的研究[D]. 袁鵬.吉林大學(xué) 2017
[2]壓力對(duì)超聲波振動(dòng)碎巖效果影響規(guī)律的研究[D]. 翟國(guó)兵.吉林大學(xué) 2016
[3]超聲波作用下井孔能量傳輸理論研究[D]. 姚珊娜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]新型超聲波鉆探器驅(qū)動(dòng)特性研究[D]. 李賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]高頻振動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)機(jī)理分析與研究[D]. 趙偉.吉林大學(xué) 2008
[6]新型超聲波鉆探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大學(xué) 2008
[7]聲頻振動(dòng)鉆進(jìn)的機(jī)理研究[D]. 熊玉成.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2007



本文編號(hào)：3059838